L'atomo scomparso rivela i segreti del sistema solare

Se un atomo di un elemento chimico ha un eccesso di protoni o neutroni, diventa instabile. Emetterà queste particelle aggiuntive, raggi gamma o altre particelle di decadimento finché il nucleo atomico non sarà stabile. Il niobio-92 (92Nb) è un atomo instabile, che gli esperti chiamano anche radionuclide. Il suo tempo di dimezzamento è di 37 milioni di anni, quindi relativamente breve. Per questo motivo, il 92Nb è scomparso dalla scena poco dopo la formazione del nostro sistema solare. Oggi, solo il suo discendente stabile zircone-92 (92Zr) rimane come prova dell'esistenza del 92Nb.

Ma gli scienziati hanno ancora bisogno del radionuclide estinto: Il cosiddetto cronometro 92Nb-92Zr può essere utilizzato per datare eventi che hanno avuto luogo nel primo sistema solare circa 4,57 miliardi di anni fa. Tuttavia, questo cronometro non è stato particolarmente accurato fino ad oggi, poiché non ci sono informazioni precise su quanto 92Nb fosse effettivamente presente alla nascita del sistema solare.

Il meteorite come chiave per la preistoria

Un team di ricerca dell'ETH di Zurigo e del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) è riuscito a migliorare significativamente il cronometro. I ricercatori hanno ottenuto questo risultato in un modo un po' rocambolesco: hanno prima estratto i rari minerali di zircone e rutilo da un meteorite, che è un frammento dell'asteroide Vesta. Questi minerali sono i più adatti per la determinazione del 92Nb, in quanto forniscono indicazioni precise sulla frequenza del 92Nb al momento della formazione del meteorite. Il team ha poi utilizzato la datazione all'uranio-piombo per calcolare la frequenza del 92Nb al momento della formazione del sistema solare. Grazie alla combinazione dei due metodi, i ricercatori sono riusciti ad aumentare in modo massiccio la precisione del precedente cronometro 92Nb-92Zr.

"Il cronometro migliorato diventerà un potente strumento con cui potremo datare con maggiore precisione la formazione e l'evoluzione di asteroidi e pianeti nei primi dieci milioni di anni dopo la formazione del sistema solare", afferma Maria Sch?nb?chler, professoressa dell'Istituto di geochimica e petrologia dell'ETH di Zurigo, che ha guidato lo studio.

Le supernove rilasciano niobio-92

Ora che i ricercatori hanno una migliore comprensione di quanto fosse comune il 92Nb all'inizio del nostro sistema solare, possono anche meglio definire dove si sono formati questi atomi e da dove proviene il materiale che compone il nostro sole e i pianeti.

Ci sono molti indizi che indicano che il sistema solare interno, con i pianeti rocciosi Terra e Marte, sia influenzato dal materiale espulso nella nostra galassia della Via Lattea da supernovae di tipo Ia. In queste esplosioni stellari, due stelle in orbita interagiscono prima che avvenga l'esplosione, rilasciando materiale stellare. Il sistema solare esterno, invece, è stato alimentato principalmente da una cosiddetta supernova a collasso del nucleo. In questo processo, una stella massiccia deve essere collassata su se stessa e poi esplodere violentemente. Questa esplosione è avvenuta probabilmente nella stessa nursery stellare in cui si è formato il nostro Sole.